スピンゾーン:太陽のコアは表面の4倍の速さで回転します
>太陽は宇宙全体で私たちに最も近い星なので、私たちが太陽について最もよく知っていると思うでしょう。そして、多くの意味で私たちはそうします。表面を高解像度で見ることができ、他の星では見ることができない詳細を見ることができます。
しかし、それについてはまだ多くのことがわかっておらず、多くの質問が未解決のままです。いくつかは十分に単純に見えます。例:太陽のコアはどのくらいの速さで回転しますか?
今、私たちは知っています :ほぼ正確に週に1回回転します。奇妙なことに、それは太陽の表面回転の4倍の速さです。太陽の内側は外側よりも速く回転します。
ですから、ここで少し分解する必要がありますが、それはかなりクールです。わかった、 大丈夫 : 暑いです。しかし、ニュースはクールです。
この断面図は、太陽の内層と、圧力波(p波)が表面の下と太陽を通って跳ね返るのに対し、重力波(g波)は内部の深部から表面に到達しないことを示しています。 。クレジット: ESA; (SOHO画像に基づく太陽の彩層;クレジット:SOHO(ESA&NASA))
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太陽は固体の球体ではなく、巨大なガスの球体です(技術的には、プラズマであり、原子が1つ以上の電子を失ったガスです。これは、後で説明するように、実際には重要です)。全体として、太陽の幅は約140万キロメートルです。中央では、温度と圧力が非常に高いです(1500万℃と数百 十億 海面での地球の大気圧の倍!)水素原子が互いにぶつかり合い、複雑なプロセスを経てヘリウムに融合します。これは多くのエネルギーを放出します— 多く —そしてそれが太陽が輝く理由です。このエネルギーは太陽の内部から出て行き、光として表面から放射されます。
水素がヘリウムに変換される領域はコアと呼ばれ、約1/5です。NS太陽の直径の幅:約280,000 km(比較のために地球から月までの距離よりやや短い)。太陽がどのように機能するかという物理学のために、50万キロメートルの荒れ狂うプラズマに埋もれているにもかかわらず、核融合の発見は太陽のダイナミクスを理解する上で大きな進歩でした。
太陽を外から見ると、太陽が回転しているのがわかります。表面は固体ではなく、常に変化していますが、回転速度を測定する方法はいくつかあります。たとえば、黒点を観察してランドマークとして使用できます(プラズママークだと思います)。あなたがそうするとき、あなたは太陽が数週間かそこらに一度回転するのに気づきます。さらに、それは極に対して赤道でより高い速度で回転します。 25日対35日。その差動回転は、太陽が固体ではなく、少し動き回るからです。
しかし、コアはどのくらいの速さで回転しますか?その数は長い間求められており、途方もなくとらえどころのないものでした。しかし、新しい方法がついに答えを明らかにしました...そしてそれは太陽が振動しているからです。
コアと表面の間には、対流層と呼ばれる太陽の領域があります。この領域では、鍋で沸騰する水と同様に、高温プラズマが上昇し、低温プラズマが沈みます。太陽の中で上下に動くプラズマのこれらの細胞の数千があり、それらはそれらの周りの物質をかき混ぜます。これにより、音波と同様の圧力波が生成されます。これらが太陽の表面に到達すると、太陽を振動させ、 これらの振動を測定することができます 。波の物理学は、これらの波の特性を使用して太陽の内部の状態を測定できることを十分に理解しているため、直接見ることなく、表面の深部で何が起こっているのかを把握できます。これの科学は呼ばれます 日震学 。
ここでの問題は、これらの圧力波(別名 p波 )太陽の奥深くにある密集した領域をかなり速く移動するため、コアの比較的遅い回転に敏感ではありません。使用できません 直接 コアがどれだけ速く回転するかを測定します。
ああ、でも重力波(またはg波、非常に異なる重力波と混同しないでください)と呼ばれる別の種類の波があります。これは、浴槽の中を動き回るときに得られるのと同じ種類の波です。水が押し上げられ、重力によって引き下げられます。水は落下するにつれて速度を上げて少しオーバーシュートし、水が沈んで山の間に谷を作ります。それらの頂上が引き下げられるなどして、g波が作成されます。
太陽の場合、これらの波はコアで生成されますが、表面に到達しないため、直接測定することはできません。 Arg!
表面が上下にどのように動くかについてのこの物理モデルに示されているように、p波が太陽の中を移動すると、表面が振動します。クレジット: NSO / GONG
ちょっと待って!ここに解決策があります。 p波がコアを通過すると、g波の影響下で移動する材料がコアと相互作用し、p波がコアを通過する方法が変化することがわかります。効果は非常に微妙ですが、注意深く測定するとそれを見ることができます。
そしてついに 、由緒ある太陽と太陽圏天文台を使用して( SOHO )、太陽の観測を専門とする宇宙ベースの天文台。低周波数でのグローバル振動(または ゴルフ )、太陽のp波を見るために設計されました。驚異的な16。5年(1995年に開始されたSOHO)にわたって測定を行うことにより、天文学者はそれらに対するg波の微妙な影響を見ることができました。これらの測定値は、太陽核が表面よりもはるかに速く回転することを示しています。
これは何年もの間疑われてきました、そしてそれが確認されたのを見るのはうれしいです。そして、私はこれを聞いてすぐに精神的な額の平手打ちをしたことを認めなければなりません。コアが速く回転することを知っていたはずです!
どうして?物理理論から、星は生まれたときに急速に回転すると思います。若い星を観察することによっても、これを確認することがたくさんあります。しかし、太陽の表面は月に1回程度しか回転しません。これはおそらくその磁場、つまり太陽の内部で生成される強力な磁気によるものです。 磁気がどこで発生するのか正確には理解されていません 、しかしそれは確かにコアの上、対流層の中またはすぐ上です。物理学の非常によく知られている特性は、移動する荷電粒子が磁場を生成することです。したがって、太陽の対流領域で上下に移動するプラズマはまさにそれを行います。
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太陽の表面上では、磁場は巨大な網のように機能し、太陽から放出された亜原子粒子を一掃し、魚を拾う漁網のようにそれらを加速します。それがそうであるように、粒子は磁場を少し押し戻します。磁気は太陽の物質に固定されているので、これは作用します、 何十億年もの間、太陽の自転を遅くするために 。
しかし、磁場はコアに固定されていません。 NS アウター レイヤーの速度は低下しますが、コアは自由に高速で回転します。確かに、摩擦はそれを遅くしますが、45億年後でも、太陽の表面よりも速く回転します。直径30万km近くのプラズマの球にはかなりの勢いがあります。私は特に太陽を研究していませんが、私はこれらすべてを知っていたので、自分で太陽をつなぎ合わせることができたはずです。それは私には決して起こりませんでした、しかしそれは今明白であるように思われます。まぁ。
とにかく、これはかなり気の利いたものです。太陽の核を研究する方法はあまりありませんが、今では非常に有望に見える新しい方法があります。回転は、この方法の使用について学ぶことができるコアの多くのプロパティの1つにすぎません。これは、太陽の数千億トンのプラズマの過去を確認し、その下の深さに関する情報を取得できる窓のようなものです。
私たちは何世紀にもわたって太陽を研究してきましたが、それについて学ぶことはまだたくさんあります!それを研究するために使用する新しいツールがあることは大歓迎です。